第26章-物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)(曾憲武)LXX2014.7

第26章第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)26.1第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)簡(jiǎn)介26.2WCDMA26.3CDMA200026.4TD-SCDMA26.5WiMAX本章小結(jié)26.1第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)簡(jiǎn)介

26.1.1概述

第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)與第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)的主要不

同在于它可以提供移動(dòng)環(huán)境下的多媒體業(yè)務(wù)和寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，其數(shù)據(jù)傳輸速率最高可達(dá)2Mb/s。目前第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)分別為WCDMA、CDMA2000、TD-CDMA和WiMAX四種。第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)在繼承了前兩代移動(dòng)通信語(yǔ)音服務(wù)的基礎(chǔ)上，還提供了低速率數(shù)據(jù)服務(wù)，其最終目標(biāo)是提供寬帶多媒體通信服務(wù)。

3G是3rdGeneration的縮寫(xiě)，是第三代移動(dòng)通信技術(shù)的簡(jiǎn)稱，它是將無(wú)線通信與互聯(lián)網(wǎng)等多媒體通信相結(jié)合的新一代移動(dòng)通信系統(tǒng)，能夠處理圖像、音樂(lè)、視頻流等多種媒體形式，提供包括網(wǎng)頁(yè)瀏覽、電話會(huì)議、電子商務(wù)等多種信息服務(wù)。為了滿足不同的應(yīng)用需求，第三代移動(dòng)通信技術(shù)能夠支持不同的數(shù)據(jù)傳輸速率，即在室內(nèi)、室外和行車(chē)的環(huán)境中

分別支持至少2Mb/s、384kb/s以及144kb/s的傳輸速率。

由于CDMA系統(tǒng)具有頻率規(guī)劃簡(jiǎn)單、系統(tǒng)容量大、頻率復(fù)用系數(shù)高、抗多徑能力強(qiáng)、通信質(zhì)量好以及支持軟容量和軟切換等優(yōu)點(diǎn)，使得它成為第三代移動(dòng)通信技術(shù)的主流技術(shù)。在第三代移動(dòng)通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中，WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA這三種標(biāo)準(zhǔn)都采用CDMA技術(shù)，另外一種標(biāo)準(zhǔn)WiMAX采用的是OFDM技術(shù)。26.1.2第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的特點(diǎn)

從目前已確立的3G標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，其網(wǎng)絡(luò)特征主要體現(xiàn)在無(wú)線接口技術(shù)上，主要包括小區(qū)復(fù)用、多址/雙工方式、應(yīng)用頻段、調(diào)制技術(shù)、射頻信道參數(shù)、信道編碼及糾錯(cuò)技術(shù)、幀結(jié)構(gòu)、物理信道結(jié)構(gòu)和復(fù)用模式等諸多方面。3G技術(shù)的特點(diǎn)包括以下幾個(gè)方面：（1）采用高頻段頻譜資源。為實(shí)現(xiàn)全球漫游，按ITU規(guī)劃IMT-2000將統(tǒng)一采用2G頻段，可用帶寬高達(dá)230MHz，分配給陸地網(wǎng)絡(luò)170MHz、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)60MHz，這為3G容量發(fā)展、實(shí)現(xiàn)全球多業(yè)務(wù)環(huán)境提供了廣闊的頻譜空間，同時(shí)可更好地滿足寬帶業(yè)務(wù)。（2）采用寬帶射頻信道，支持高速率業(yè)務(wù)。充分考慮承載多媒體業(yè)務(wù)的需要，3G網(wǎng)絡(luò)射頻載波信道根據(jù)業(yè)務(wù)要求，在室內(nèi)、室外和行車(chē)的環(huán)境中支持至少2Mb/s、384kb/s

及144kb/s的傳輸速率，同時(shí)進(jìn)一步提高了碼片速率，系統(tǒng)抗多徑衰落能力也大大提高。（3）實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)、多速率傳送。在寬帶信道中，可

以靈活應(yīng)用時(shí)分復(fù)用、碼分復(fù)用技術(shù)，單獨(dú)控制每種業(yè)務(wù)的功率和質(zhì)量，通過(guò)選取不同的擴(kuò)頻因子，將具有不同QoS要求的各種速率業(yè)務(wù)映射到寬帶信道上，實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)、多速率傳送。（4）快速功率控制。3G主流技術(shù)均在下行信道中采用了快速閉環(huán)功率控制技術(shù)，用以改善下行傳輸信道性能，這提高了系統(tǒng)抗多徑衰落能力，但由于受多徑信道的影響，會(huì)導(dǎo)致擴(kuò)頻碼分多址用戶間的正交性不理想，增加了系統(tǒng)自干擾的偏差，但總體上快速功率控制的應(yīng)用對(duì)改善系統(tǒng)性能是有好處的。（5）采用自適應(yīng)天線及軟件無(wú)線電技術(shù)。3G基站采用帶有可編程電子相位關(guān)系的自適應(yīng)天線陣列，可以進(jìn)行發(fā)信波束賦形，自適應(yīng)地調(diào)整功率，減小系統(tǒng)自干擾，提高接收靈敏度，增大系統(tǒng)容量；另外軟件無(wú)線電技術(shù)在基站及終端產(chǎn)品中的應(yīng)用，對(duì)提高系統(tǒng)靈活性、降低成本至關(guān)重要。26.1.33G參數(shù)

國(guó)際電聯(lián)對(duì)第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)IMT-2000劃分了230MHz頻率，即上行1885~2025MHz、下行2110~2200MHz，共230MHz。上下行頻帶不對(duì)稱，可使用雙頻FDD方式和單頻TDD方式。

2000年的WRC2000大會(huì)在WRC-1992基礎(chǔ)上批推了新的

附加頻段，即860~960MHz、1710~1885MHz、2500~

2690MHz。以下是各種3G標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)參數(shù)及其在我國(guó)的頻譜分配情況。1.WCDMA

雙工方式：FDD。

異步CDMA系統(tǒng)：無(wú)GPS。

帶寬：5MHz。

碼片速率：3.84Mc/s。

中國(guó)聯(lián)通頻段：

1920~1980MHz、2110~2170MHz（核心頻段，分別用于上行和下行）；1755~1785MHz、1850~1880MHz（補(bǔ)充頻段，分別用于上行和下行）。2.TD-SCDMA

雙工方式：TDD。

同步CDMA系統(tǒng)：有GPS。

帶寬：1.6MHz。

中國(guó)移動(dòng)頻段：1880~1920MHz、2010~2025MHz（核心頻段）；2300~2400MHz（補(bǔ)充頻段）。3.CDMA2000

雙工方式：FDD。

同步CDMA：有GPS。

帶寬：1.23MHz。

碼片速率：1.2288Mc/s。

中國(guó)電信頻段：825~835MHz、870~880MHz（核心頻段，分別用于上行和下行）；885~915MHz、930~960MHz（補(bǔ)充頻段，分別用于上行和下行）。4.WiMAX

全球微波互聯(lián)接入，另一個(gè)名稱是802.16。

帶寬：1.5~20MHz。

最高接入速率：70Mb/s。

最遠(yuǎn)傳輸距離：50km。

中國(guó)頻段：無(wú)。26.2WCDMA

26.2.1UMTS與WCDMA

通用移動(dòng)通信系統(tǒng)(UniversalMobileTelecommunicationsSystem,UMTS)是采用WCDMA空中接口技術(shù)的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)，通常也稱為WCDMA通信系統(tǒng)。UMTS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖26.2.1所示，主要由無(wú)線接入網(wǎng)(RadioAccessNetwork，RAN)和核心網(wǎng)(CoreNetwork，CN)兩個(gè)部分組成。RAN用于處理所有與無(wú)線有關(guān)的功能；CN用于處理UMTS系統(tǒng)內(nèi)所有的語(yǔ)音呼叫和數(shù)據(jù)連接，并實(shí)現(xiàn)與外部網(wǎng)

絡(luò)的交換和路由。RAN可以借用MUTS中地面RAN的概念，簡(jiǎn)稱UTRAN（UMTSTerrestrialRAN）；CN從邏輯上分為電路交換域(CircuitSwitcheddomain，CS)和分組交換域(PackedSwitcheddomain，PS)。UTRAN、CN與用戶設(shè)備(UserEquipment，UE)一起構(gòu)成了整個(gè)UMTS系統(tǒng)。圖26.2.1UMTS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)UMTS系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)模型如圖26.2.2所示。該模型分為兩個(gè)域：用戶設(shè)備域和基本結(jié)構(gòu)域。用戶設(shè)備域是用戶用來(lái)接入U(xiǎn)MTS業(yè)務(wù)的設(shè)備，它通過(guò)無(wú)線接口與基本結(jié)構(gòu)域相

連接?；窘Y(jié)構(gòu)域由物理節(jié)點(diǎn)組成，這些物理節(jié)點(diǎn)完成終止無(wú)線接口和支持用戶通信業(yè)務(wù)需要的各種功能?；窘Y(jié)構(gòu)域是共享的資源，它為其覆蓋區(qū)域內(nèi)的所有授權(quán)用戶提供服務(wù)。圖26.2.2UMTS物理結(jié)構(gòu)模型用戶設(shè)備域包括具有不同功能的各種類(lèi)型設(shè)備，可能兼容一種或多種現(xiàn)有的固定或無(wú)線接口設(shè)備，如雙模GSM/UMTS用戶終端等。用戶設(shè)備域可進(jìn)一步分為移動(dòng)設(shè)備(ME)域和用戶業(yè)務(wù)識(shí)別單元(USIM)域。

移動(dòng)設(shè)備域的功能是完成無(wú)線傳輸和應(yīng)用。移動(dòng)設(shè)備還可以分為實(shí)體，如完成無(wú)線傳輸和相關(guān)功能的移動(dòng)終端(MT)，包含端到端應(yīng)用的終端設(shè)備(TE)。其接口和功能與UMTS的接入層和核心網(wǎng)結(jié)構(gòu)有關(guān)，而與用戶無(wú)關(guān)。用戶業(yè)務(wù)識(shí)別單元(USIM)域包含安全地確定身份的數(shù)據(jù)和過(guò)程，這些功能一般存入智能卡中。它只與特定的用戶有關(guān)，而與用戶所使用的移動(dòng)設(shè)備無(wú)關(guān)。

基本結(jié)構(gòu)域可進(jìn)一步分為接入網(wǎng)域和核心網(wǎng)域。接入網(wǎng)域由與接入技術(shù)相關(guān)的功能模塊組成，直接與用戶相連接；而核心網(wǎng)域的功能與接入技術(shù)無(wú)關(guān)，兩者通過(guò)開(kāi)放接口連接。核心網(wǎng)又可以分為分組交換業(yè)務(wù)域和電路交換業(yè)務(wù)域。網(wǎng)絡(luò)和終端可以只具有分組交換功能或電路交換功能，也可以同時(shí)具有兩種功能。接入網(wǎng)域由系列的物理實(shí)體來(lái)管理接入網(wǎng)資源到核心網(wǎng)域的機(jī)制。UMTS的UTRAN由無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(RNS)通過(guò)Iu接口和核心網(wǎng)相連。

UMTS將支持各種接入方法，以便于用戶利用各種固定和移動(dòng)終端接入U(xiǎn)MTS核心網(wǎng)和虛擬家用環(huán)境(VirtualHomeEnvironment,VHE)業(yè)務(wù)。此時(shí)，不同模式的移動(dòng)終端對(duì)應(yīng)不同的無(wú)線接入環(huán)境，用戶則依靠用戶業(yè)務(wù)識(shí)別單元接入相應(yīng)的UMTS網(wǎng)絡(luò)。核心網(wǎng)域包括支持網(wǎng)絡(luò)特征和通信業(yè)務(wù)的物理實(shí)體，提供包括用戶位置信息的管理、網(wǎng)絡(luò)特性和業(yè)務(wù)的控制、信令和用戶信息的傳輸機(jī)制等功能。核心網(wǎng)域又可分為服務(wù)網(wǎng)域、原籍網(wǎng)域和傳輸網(wǎng)域。

服務(wù)網(wǎng)域與接入網(wǎng)域相連接，其功能是呼叫的尋路和將用戶數(shù)據(jù)與信息從源傳輸?shù)侥康摹Ｋ群驮W(wǎng)域聯(lián)系以獲得和用戶有關(guān)的數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)，也和傳輸網(wǎng)域聯(lián)系以獲得與用戶有關(guān)的數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)。26.2.2WCDMA系統(tǒng)的組成

WCDMA的系統(tǒng)組成如圖26.2.3所示。WCDMA系統(tǒng)由若干邏輯網(wǎng)絡(luò)元素構(gòu)成。邏輯網(wǎng)絡(luò)元素可以按不同子網(wǎng)來(lái)劃分，也可以按功能來(lái)劃分。

WCDMA邏輯網(wǎng)絡(luò)元素按功能可以分成用戶設(shè)備終端

(UE)、無(wú)線接入網(wǎng)(RAN)和核心網(wǎng)(CN)。RAN處理與無(wú)線通信有關(guān)的功能。CN處理語(yǔ)音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的交換功能，完成

移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與其他外部通信網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)，相當(dāng)于第二代系統(tǒng)中的MSC/VLR/HLR。圖26.2.3WCDMA組成結(jié)構(gòu)1.UE

UE為用戶終端設(shè)備，主要由射頻處理單元、基帶處理單元、協(xié)議棧模塊以及應(yīng)用層軟件模塊等組成。UE通過(guò)Uu接口與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，為用戶提供電路域和分組城內(nèi)的各種業(yè)務(wù)功能，包括普通語(yǔ)音、寬帶語(yǔ)音、Internet應(yīng)用和移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)等。UE包括兩部分：

（1）移動(dòng)設(shè)備(TheMobileEquipment，ME)：提供與NodeB進(jìn)行無(wú)線通信的接口和應(yīng)用接口服務(wù)。（2）UMTS用戶識(shí)別模塊(TheUMTSSubscriberModule，USIM)：提供用戶身份識(shí)別功能，相當(dāng)于GSM終端中的SIM智能卡，用于記載用戶標(biāo)識(shí)，對(duì)執(zhí)行鑒權(quán)算法并保存鑒權(quán)、密鑰以及終端所需的預(yù)約信息。2.UTRAN

(1）NodeB：WCDMA系統(tǒng)的基站，由無(wú)線收發(fā)信機(jī)和基帶處理部件等組成。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的Iub接口和RNC相連，主要完成Uu接口物理層協(xié)議的處理，包括擴(kuò)頻、調(diào)制、信道編碼、解擴(kuò)、解調(diào)、信道解碼、基帶信號(hào)和射頻信號(hào)的相互轉(zhuǎn)換等功能。此外，NodeB還提供部分無(wú)線資源管理業(yè)務(wù)。NodeB包含RF收發(fā)放大、射頻收發(fā)系統(tǒng)(TRX)、基帶部分(BB)、傳輸接口單元和基站控制部分等邏輯功能模塊。

（2）RNC：用于完成連接的建立和斷開(kāi)、切換、宏分集合并、無(wú)線資源管理控制等功能。3.CN

CN負(fù)責(zé)與其他網(wǎng)絡(luò)的連接和對(duì)UE的通信和管理，主要包括以下功能模塊：

（1）VMSC/VLR。VMSC/VLR是WCDMA核心網(wǎng)CS

域功能節(jié)點(diǎn)。它通過(guò)IuCS接口與UTRAN相連，通過(guò)PSTN/ISDN接口與外部PSTN、ISDN及其他PLMN網(wǎng)絡(luò)相連，通過(guò)C/D接口與HLR/AUC相連，通過(guò)E接口與VMSC/VLR或SMC相連，通過(guò)CAP接口與SCP相連，通過(guò)Gs接口與SGSN相連。VMSC/VLR主要提供CS域的呼叫接續(xù)、移動(dòng)性管理、鑒權(quán)和加密等功能。（2）GMSC。GMSC是WCDMA移動(dòng)網(wǎng)CS域與外部網(wǎng)絡(luò)之間的網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，是可選功能節(jié)點(diǎn)。它通過(guò)PSTN/ISDN接口與外部網(wǎng)絡(luò)相連，通過(guò)C接口與HLR相連，通過(guò)CAP接口與SCP相連，主要完成VMSC功能中呼入呼叫的路由

功能。（3）SGSN。SGSN是WCDMA核心網(wǎng)PS域功能節(jié)點(diǎn)。它通過(guò)IuPS接口與UTRAN相連，通過(guò)Gn/Gp接口與GGSN

相連，通過(guò)Gr接口與HLR/AUC相連，通過(guò)Gs接口與VMSC/VLR，通過(guò)CAP接口與SCP相連，通過(guò)Gd接口與SMC相連，通過(guò)Ga接口與CG相連，通過(guò)Gn/Gp接口與SGSN相連。

SGSN主要提供PS域的路由轉(zhuǎn)發(fā)、移動(dòng)性管理、會(huì)話管理、鑒權(quán)和加密等功能。（4）GGSN。GGSN是網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(diǎn)。通過(guò)Gn接口與SGSN相連，通過(guò)Gi接口與外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)相連。GGSN提供數(shù)據(jù)包在WCDMA移動(dòng)網(wǎng)和外部數(shù)據(jù)網(wǎng)之間的路由和封裝。GGSN主要提供同外部IP分組網(wǎng)絡(luò)的接口和UE接入外部分組

網(wǎng)絡(luò)的關(guān)口功能。從外部網(wǎng)絡(luò)的觀點(diǎn)來(lái)看，GGSN類(lèi)似于可

尋址WCDMA移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中所有用戶IP的路由器，同外部網(wǎng)絡(luò)交換路由信息。（5）HLR。HLR是WCDMA移動(dòng)網(wǎng)歸屬位置寄存器，通過(guò)C接口與VMSC/VLR或GMSC相連，通過(guò)Gr接口與SGSN相連，通過(guò)Gc接口與GGSN相連。HLR的主要功能是提供用戶的簽約信息存放、新業(yè)務(wù)支持、增強(qiáng)的簽權(quán)等功能。4.OMC(OperationMaintenanceCenter，網(wǎng)絡(luò)操作維護(hù)中心）。OMC包括設(shè)備管理系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。設(shè)備管理系統(tǒng)完成對(duì)各獨(dú)立網(wǎng)元的維護(hù)和管理，包括性能管理、配置管理、故障管理、計(jì)費(fèi)管理和安全管理的業(yè)務(wù)功能。網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)全網(wǎng)所有相關(guān)網(wǎng)元的統(tǒng)一維護(hù)和管理，實(shí)現(xiàn)綜合集中的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)功能，包括網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的性能管理、配置管理、故障管理、計(jì)費(fèi)管理和安全管理。5.外部網(wǎng)絡(luò)

外部網(wǎng)絡(luò)分為兩類(lèi)，即電路交換網(wǎng)和分組交換網(wǎng)。

WCDMA網(wǎng)絡(luò)也可以分成若干個(gè)子網(wǎng)。子網(wǎng)之間既可以獨(dú)立工作，又可以協(xié)同工作。子網(wǎng)可稱為UMTS公眾陸地移動(dòng)網(wǎng)(PLMN)。26.2.3接口

WCDMA系統(tǒng)主要有如下接口：

（1）Cu接口。Cu接口是USIM卡和ME之間的電氣接口，是遵循智能卡標(biāo)準(zhǔn)的接口。

（2）Uu接口。Uu是WCDMA的無(wú)線接口。UE通過(guò)Uu接口接入到UMTS系統(tǒng)的固定網(wǎng)絡(luò)部分，Uu接口是UMTS系統(tǒng)中最重要的開(kāi)放接口，其開(kāi)放性可以確保不同制造商設(shè)計(jì)的UE終端可以接入其他制造商設(shè)計(jì)的RAN中。（3）Iu接口。Iu接口是連接UTRN和CN的接口。Iu接口是一個(gè)開(kāi)放的標(biāo)準(zhǔn)接口，使得通過(guò)Iu接口相連接的UTRAN與CN可以分別由不同的設(shè)備制造商提供。

(4)Iur接口。Iur接口是連接RNC之間的接口，是UMTS系統(tǒng)特有的接口，用于對(duì)RAN中移動(dòng)臺(tái)的移動(dòng)管理，比如在不同的BNC之間進(jìn)行軟切換時(shí)，移動(dòng)臺(tái)所有數(shù)據(jù)都通過(guò)Iur接口從正在工作的BNC轉(zhuǎn)到候選RNC，Iur是開(kāi)放的標(biāo)帶接口。（5）Iub接口。Iub接口是連接NodeB與RNC的接口，它是一個(gè)開(kāi)放的標(biāo)準(zhǔn)接口，使得通過(guò)Iub接口相連接的RNC與NodeB可以分別由不同的設(shè)備制造商提供。26.3CDMA2000

26.3.1CDMA2000的特點(diǎn)

CDMA2000是由美國(guó)高通北美公司為主導(dǎo)提出，摩托羅拉、韓國(guó)三星等都有參與的移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)。該系統(tǒng)是從窄帶CDMAone數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)衍生出來(lái)的，可以從原有的CDMAone結(jié)構(gòu)直接升級(jí)到3G，建設(shè)成本低廉。

CDMA2000的目標(biāo)是進(jìn)一步提高語(yǔ)音容量，提高數(shù)據(jù)傳輸效率，支持更高的數(shù)據(jù)速率，降低移動(dòng)臺(tái)電源消耗，延長(zhǎng)電池壽命，消除對(duì)其他電子設(shè)備的電磁干擾，具有更好的加密技術(shù),后向兼容CDMAone。與CDMAone相比,CDMA2000具有以下特點(diǎn)。1.多種射頻信道帶寬

CDMA2000在前向鏈路上支持多載波(MC)和直擴(kuò)(DS)兩種方式，反向鏈路僅支持直擴(kuò)方式。當(dāng)采用多載波方式時(shí)，能支持多種射頻帶寬，射頻信道帶寬可以是N×1.25MHz，其中N=1、3、5、9或12，即可選擇的帶寬有1.25MHz、3.75MHz、6.25MHz、11.25MHz和15MHz。目前的技術(shù)

僅支持前兩種帶寬。2.Turbo碼

為了適應(yīng)高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求，CDMA2000采用Turbo編碼技術(shù)，編碼速率可以是1/2、1/3或1/4。Turbo編碼器由兩個(gè)遞歸系統(tǒng)卷積碼(RSC)成員編碼器、交織器和刪除器構(gòu)成，每個(gè)RSC有多路校驗(yàn)位輸出，兩個(gè)RSC的輸出經(jīng)刪除復(fù)用后形成Turbo碼。Turbo編碼器一次輸入Nturbobit，包括信息數(shù)據(jù)、幀校驗(yàn)(CRC)和保留bit，輸出(Nturbo+6)/R符號(hào)。Turbo譯碼器由兩個(gè)軟輸入軟輸出的譯碼器、交織器和去交織器構(gòu)成，兩個(gè)成員譯碼器對(duì)兩個(gè)成員編碼器分別交替譯碼，并通過(guò)軟輸出相互傳遞信息，進(jìn)行多輪譯碼后，通過(guò)對(duì)軟信息進(jìn)行過(guò)零判決得到譯碼輸出。

Turbo碼具有優(yōu)異的糾錯(cuò)性能，但譯碼復(fù)雜度高、時(shí)延大，因此主要用于高速率、對(duì)譯碼時(shí)延要求不高的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)。與傳統(tǒng)的卷積碼相比，Turbo碼可降低對(duì)發(fā)射功率的要求，增加系統(tǒng)容量。在CDMA2000中，Turbo碼僅用于前向補(bǔ)充信道和反向補(bǔ)充信道中。3.3800MHz前向快速功率控制

CDMA2000采用新的前向快速功率控制(FFPC)算法，該算法使用前向鏈路功率控制子信道和導(dǎo)頻信道，使移動(dòng)臺(tái)收到的全速率業(yè)務(wù)信道的Eb/Nt保持恒定。移動(dòng)臺(tái)將測(cè)量到的業(yè)務(wù)信道Eb/Nt與門(mén)限值相比較，然后根據(jù)比較結(jié)果，向基站發(fā)

出升高或降低發(fā)射功率的指令。功率控制命令比特由反向功率控制子信道傳送，功率控制速率可達(dá)到800b/s。采用前向快速功率控制，能盡量減小遠(yuǎn)近效應(yīng)，降低移動(dòng)臺(tái)接收機(jī)實(shí)現(xiàn)一定誤幀率所需的信噪比，進(jìn)而降低基站發(fā)射功率和系統(tǒng)的總干擾電平，提高系統(tǒng)容量。4.前向快速尋呼信道

前向快速尋呼信道用于指示一次尋呼或配置改變?；臼褂们跋蚩焖賹ず粜诺赖膶ず糁甘?PI)比特來(lái)通知位于覆蓋區(qū)域，并工作于時(shí)隙模式且處于空閑狀態(tài)的移動(dòng)臺(tái)，是監(jiān)聽(tīng)下一個(gè)個(gè)前向公共控制信道/前向?qū)ず粜诺赖臅r(shí)隙，還是返回低功耗的睡眠狀態(tài)直至下一周期到來(lái)。當(dāng)尋呼負(fù)載較高時(shí)，可以使用一個(gè)以上的前向快速尋呼信道來(lái)減少?zèng)_突。前向快速尋呼信道的使用，可使移動(dòng)臺(tái)不必長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)監(jiān)聽(tīng)前向?qū)ず粜诺?，減少了激活移動(dòng)臺(tái)所需的時(shí)間，降低了

移動(dòng)臺(tái)功耗，從而延長(zhǎng)了移動(dòng)臺(tái)的待機(jī)時(shí)間和電池壽命。

如果是在最近10min內(nèi)有任何配置消息（如系統(tǒng)參數(shù)消息）發(fā)生變化，前向快速尋呼信道上的配量改變指示(CCI)比特將被設(shè)置，然后移動(dòng)臺(tái)通過(guò)解調(diào)前向廣播信道來(lái)獲得新消息。5.前向鏈路發(fā)射分集

前向鏈路采用的發(fā)射分集方式包括多載波發(fā)射分集和直接擴(kuò)頻發(fā)射分集兩種。前者用于多載波方式，每個(gè)天線發(fā)射一個(gè)載波子集；后者用于直接擴(kuò)頻方式，又可分為正交發(fā)射分集和空時(shí)擴(kuò)展分集兩種。

采用前向發(fā)射分集技術(shù)能減小每個(gè)信道要求的發(fā)射功率，增加前向鏈路容量，改善室內(nèi)單徑瑞利衰落環(huán)境和慢速移動(dòng)環(huán)境下的系統(tǒng)性能。6.反向相干解調(diào)

為了提高反向鏈路性能，CDMA2000采用反向鏈路導(dǎo)

頻信道，它是未經(jīng)編碼的由0號(hào)沃爾什函數(shù)擴(kuò)頻的信號(hào)?；?/p>

用導(dǎo)頻信道完成初始捕獲、時(shí)間跟蹤和Bake接收機(jī)相干解調(diào)，并為功率控制測(cè)量鏈路質(zhì)量。導(dǎo)頻參考電平隨數(shù)據(jù)速率而變化?；究梢岳梅聪?qū)ьl幫助捕獲移動(dòng)臺(tái)的發(fā)射，實(shí)現(xiàn)反向鏈路上的相干解調(diào)。與采用非相干解調(diào)的CDMA2000相比，基站所需的信噪比顯著降低，從而降低了移動(dòng)臺(tái)發(fā)射功率，提高了系統(tǒng)容量。當(dāng)移動(dòng)臺(tái)發(fā)射無(wú)線配置為RC-6的反向業(yè)務(wù)信道時(shí)，在反向?qū)ьl信道中插入一個(gè)反向功率控制子信道，移動(dòng)臺(tái)通過(guò)該子信道發(fā)送功率控制命令，可實(shí)現(xiàn)前向鏈路功率控制。反向?qū)ьl還可以采用門(mén)控發(fā)送方式，即非連續(xù)發(fā)送，不僅能減小對(duì)其他用戶的干擾，也能降低移動(dòng)臺(tái)的功耗。7.連接的反向空中接口波形

在反向鏈路中，所有速率的數(shù)據(jù)都采用連續(xù)導(dǎo)頻和連續(xù)數(shù)據(jù)信道波形。連續(xù)波形可以把對(duì)其他電子設(shè)備的電磁干擾降到最低，通過(guò)降低數(shù)據(jù)速率，能擴(kuò)大小區(qū)覆蓋范圍；允許在整個(gè)幀上實(shí)現(xiàn)交織，并改善搜索性能。連續(xù)波形還支持移動(dòng)臺(tái)為快速前向功率控制時(shí)連續(xù)發(fā)送前向鏈路質(zhì)量測(cè)量信息，以及基站為反向功率控制時(shí)連續(xù)監(jiān)控反向鏈路質(zhì)量。8.輔助導(dǎo)頻信道

CDMA2000中新增加了前向輔助導(dǎo)頻信道，支持對(duì)一組移動(dòng)臺(tái)的波束形成，以及對(duì)單個(gè)移動(dòng)臺(tái)的波束控制和波束形成。點(diǎn)波束應(yīng)用能擴(kuò)大覆蓋區(qū)域和增加容量，并提高可支持的數(shù)據(jù)速率。9.增強(qiáng)的媒體接入控制功能

媒體接入控制(MAC)子層控制系統(tǒng)中包含了多種業(yè)務(wù)到物理層的接入過(guò)程，保證了多媒體業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)。它的引入能滿足更高帶寬和更廣泛業(yè)務(wù)種類(lèi)的需求，支持語(yǔ)音、分組數(shù)據(jù)和電路數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的同時(shí)處理。CDMA2000系統(tǒng)的MAC子層能提供盡力發(fā)送(BestEffortDelivery)復(fù)用和QoS控制，以及接入程序。10.靈活的幀長(zhǎng)

CDMA2000支持5ms、10ms、20ms、40ms、80ms和160ms多種靈活的幀長(zhǎng)。不同類(lèi)型的信道分別支持不同的幀長(zhǎng)。例如，前向基本信道、前向?qū)Ｓ每刂菩诺馈⒎聪蚧拘诺篮头聪驅(qū)Ｓ每刂菩诺啦捎?ms和20ms幀，前向補(bǔ)充信道和反向補(bǔ)充信道采用20ms、40ms或80ms幀，語(yǔ)音業(yè)務(wù)采用

20ms幀。較短的幀可以減少時(shí)延；較長(zhǎng)的幀因幀頭所占比重小，可降低對(duì)發(fā)射功率的要求。26.3.2CDMA2000系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

CDMA2000系統(tǒng)由無(wú)線接入網(wǎng)、核心網(wǎng)電路域、核心網(wǎng)分組域、智能網(wǎng)、短消息中心、無(wú)線應(yīng)用協(xié)議(WAP)及定位部分組成，如圖26.3.1所示。圖26.3.1CDMA2000系統(tǒng)結(jié)構(gòu)無(wú)線接入網(wǎng)由基站收發(fā)信機(jī)(BTS)和基站控制器(BSC)組成。BTS主要負(fù)責(zé)接收移動(dòng)臺(tái)的無(wú)線信號(hào)；BSC則負(fù)責(zé)管理多個(gè)BTS，并與移動(dòng)交換中心(MSC)和分組控制功能(PCF)進(jìn)行語(yǔ)音和數(shù)據(jù)的交互。PCF主要負(fù)責(zé)與分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)相關(guān)的無(wú)線資源管理控制。

核心網(wǎng)電路域主要由MSC、訪問(wèn)位置寄存器(VLR)、原籍位置寄存器(HLR)和鑒權(quán)中心(AUC)構(gòu)成。該部分主要用于控制電路域的業(yè)務(wù)。核心網(wǎng)分組域主要由PCF、分組數(shù)據(jù)服務(wù)節(jié)點(diǎn)/外地代理(PDSN/FA)、認(rèn)證、授權(quán)、計(jì)費(fèi)(AAA)、本地代理(HA)

等組成。該部分主要用于控制分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。其中PDSN負(fù)責(zé)管理用戶通信狀態(tài)，轉(zhuǎn)發(fā)用戶的數(shù)據(jù)到另外一個(gè)MSC網(wǎng)絡(luò)中。AAA主要用來(lái)對(duì)用戶的權(quán)限和計(jì)費(fèi)進(jìn)行管理。

智能網(wǎng)部分主要由MSC、業(yè)務(wù)交換點(diǎn)(SSP)、IP、業(yè)務(wù)控制節(jié)點(diǎn)(SCP)等構(gòu)成。智能網(wǎng)是目前移動(dòng)通信系統(tǒng)中非常重要的部分，許多新業(yè)務(wù)都需要智能網(wǎng)。26.3.3CDMA2000的主要接口

CDMA2000系統(tǒng)的主要接口如圖26.3.2所示，它主要由A接口和Um接口組成。

A接口為網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)(NSS)與基站子系統(tǒng)(BSC)之間的通信接口，也是移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心(MSC)與基站控制器(BSC)的互連接口，采用標(biāo)準(zhǔn)的2.048Mb/s的PCM數(shù)字傳輸鏈路來(lái)實(shí)現(xiàn)。傳遞的信息主要有移動(dòng)臺(tái)管理、基站管理、移動(dòng)性管理、接續(xù)管理等。圖26.3.2CDMA2000接口空中接口即Um接口，定義為移動(dòng)臺(tái)與基站收發(fā)信機(jī)(BTS)之間的通信接口，用于移動(dòng)臺(tái)與系統(tǒng)固定部分之間的通信，通過(guò)天線鏈路實(shí)現(xiàn)。該接口傳輸?shù)男畔⒅饕袩o(wú)線資源管理、移動(dòng)性管理和接續(xù)管理等。

除了上述兩個(gè)主要接口外，還有以下幾個(gè)接口：

（1）Abis接口：用于BTS和BSC之間的連接。

（2）A1接口：用于傳輸MSC與BSC之間的信令。

（3）A2接口：用于傳輸MSC與BSC之間的語(yǔ)音業(yè)務(wù)。（4）A3接口：用于傳輸BSC與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)單元（SDU）之間的語(yǔ)音及數(shù)據(jù)等用戶業(yè)務(wù)和信令。

（5）A7接口：用于傳輸BSC之間的信令，支持軟切換。（6）A8接口：用于傳輸BSC和PCF之間的用戶業(yè)務(wù)信息。（7）A9接口：用于傳輸BSC和PCF之間的信令。

（8）A10接口：用于傳輸PCF和PDSN之間的用戶業(yè)務(wù)信息。

（9）A11接口：用于傳輸PCF和PDSN之間的信令。26.3.4空中接口的分層結(jié)構(gòu)

CDMA2000標(biāo)準(zhǔn)中的內(nèi)容就是按圖26.3.3所示的層次結(jié)構(gòu)組織起來(lái)的，這些層次主要有物理層、MAC子層、LAC子層和層3等。圖26.3.3CDMA2000系統(tǒng)空中接口分層結(jié)構(gòu)1.物理層

物理層處于體系結(jié)構(gòu)的最底層，通過(guò)各種物理信道完成高層信息和空中無(wú)線信號(hào)的相互轉(zhuǎn)換。幾乎所有系統(tǒng)特性都依靠物理層來(lái)保證和實(shí)現(xiàn)，它是無(wú)線通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)。物理層主要執(zhí)行一些信道處理、編碼調(diào)制等任務(wù)。2.MAC子層

MAC子層為了適應(yīng)更高的帶寬以及處理更多種類(lèi)業(yè)務(wù)的需要，按照物理層的定時(shí)要求，及時(shí)地向物理層特定信道

發(fā)送數(shù)據(jù)或從那里接收數(shù)據(jù)，并完成邏輯信道和具體信道的轉(zhuǎn)換。

3.LAC子層

LAC子層與信令信息有關(guān)，主要為高層的信令提供在無(wú)線信道上的正確傳輸與發(fā)送。4.層3

層3側(cè)重于描述系統(tǒng)的控制信息的交互。通過(guò)LAC子層提供的服務(wù)，層3利用各種邏輯信道按照通信協(xié)議的規(guī)定完成基站和移動(dòng)臺(tái)的信令消息交互，以完成一些基本的承載業(yè)務(wù)。26.3.5CDMA2000的信道分配

CDMA2000標(biāo)準(zhǔn)定義了邏輯信道和物理信道兩個(gè)概念。物理信道是CDMA2000標(biāo)準(zhǔn)中物理層的描述對(duì)象，與空中無(wú)線特性有關(guān)。在物理層之上的協(xié)議中，為了更好地定義各種業(yè)務(wù)并便于控制，采用了邏輯信道的概念。高層數(shù)據(jù)在鏈路層邏輯信道中傳輸數(shù)據(jù)幀，并將其在鏈路層和物理層的接口處映射到物理信道上。高層的信令都是在邏輯信道上傳輸?shù)?，屏蔽了具體物理層的特點(diǎn)，使得無(wú)線接口對(duì)高層是透明的。邏輯信道傳輸?shù)男畔⒆罱K由物理信道承載，邏輯信道和物理信道之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系稱為映射。一個(gè)邏輯信道可以永久地獨(dú)占一個(gè)物理信道（例如同步信道），也可以臨時(shí)獨(dú)占一個(gè)物理信道，還可以和其他邏輯信道共享一個(gè)物理信道。在某些情況下，一個(gè)邏輯信道可以映射到另一個(gè)邏輯信道中，這兩個(gè)邏輯信道或更多邏輯信道便融合成一個(gè)實(shí)際的邏輯信道，以傳送不同類(lèi)的業(yè)務(wù)。1.前向物理信道

CDMA2000標(biāo)準(zhǔn)中，物理層中的前向信道分為12類(lèi)，分別是導(dǎo)頻信道(PilotChannel)、同步信道(SyncChannel)、尋呼信道(PagingChannel)、快速尋呼信道(QuickPagingChannel)、廣播信道(BroadcastingChannel)、公共功率控制信道(CommonPowerControlChannel)、公共指配信道(CommonConsignmentChannel)、前向?qū)Ｓ每刂菩诺?ForwardDedicatedControlChannel)、業(yè)務(wù)信道(TrafficChannel)、輔助信道(Supplemental

Channel)、基本信道(FundamentalChannel)和公共控制信道(CommonControlChannel)。前向物理信道分配如圖26.3.4所示，可分為專用和公用兩類(lèi)。圖26.3.4CDMA2000前向物理信道前向公用信道包括：導(dǎo)頻信道、同步信道、尋呼信道、廣播信道、快速尋呼信道、公共功率控制信道、公共指配信道和公共控制信道。其中前3種信道與CDMA-95X系統(tǒng)兼容，后5種是CDMA2000新定義的信道。部分信道的功能如下：

（1）導(dǎo)頻信道：不斷地發(fā)送不含數(shù)據(jù)信息的擴(kuò)頻信號(hào)。基站覆蓋區(qū)中的移動(dòng)臺(tái)利用導(dǎo)頻信號(hào)獲取同步，同時(shí)也為移動(dòng)臺(tái)越區(qū)切換提供依據(jù)，此外導(dǎo)頻信號(hào)也是移動(dòng)臺(tái)開(kāi)環(huán)功率控制的依據(jù)。（2）同步信道：在基站覆蓋區(qū)中，處于開(kāi)機(jī)狀態(tài)的移動(dòng)臺(tái)通過(guò)同步信道來(lái)獲得初始的時(shí)間同步。

（3）尋呼信道：每個(gè)基站有1個(gè)或最多7個(gè)尋呼信道。當(dāng)呼叫時(shí)，在移動(dòng)臺(tái)沒(méi)有接入業(yè)務(wù)信道之前，基站通過(guò)尋呼信道傳送控制信息給移動(dòng)臺(tái)。當(dāng)需要時(shí)，尋呼信道可以變成業(yè)務(wù)信道，用于傳輸用戶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。尋呼信道的作用為定時(shí)發(fā)送系統(tǒng)信息，使移動(dòng)臺(tái)能收到入網(wǎng)參數(shù)，為入網(wǎng)做準(zhǔn)備；基站通過(guò)它尋呼移動(dòng)臺(tái)。（4）廣播控制信道：基站用來(lái)發(fā)送系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)信息以及需要廣播的信息，可工作在非連續(xù)方式。

（5）快速尋呼信道：基站用來(lái)通知在覆蓋范圍內(nèi)工作在時(shí)隙模式且處于空閑狀態(tài)的移動(dòng)臺(tái)工作信息。

（6）公共功率控制信道：基站用于對(duì)多個(gè)反向控制信道進(jìn)行功率控制。（7）公共指配信道：基站用來(lái)發(fā)送反向信道快速響應(yīng)的指配信息。

（8）公共控制信道：基站用來(lái)給指定移動(dòng)臺(tái)發(fā)送消息，數(shù)據(jù)速率高、可靠性好。

2.反向物理信道

CDMA2000反向物理信道分配如圖26.3.5所示。圖26.3.5CDMA2000反向物理信道分配部分信道的功能如下：

（1）接入信道：用于移動(dòng)臺(tái)與基站的通信或響應(yīng)尋呼信道消息。

（2）增強(qiáng)型接入信道：用于移動(dòng)臺(tái)與基站的通信或響應(yīng)指向移動(dòng)臺(tái)的消息，也可用于發(fā)送中等大小的數(shù)據(jù)分組。

增強(qiáng)型接入信道有三種可能的工作模式，即基本接入模式、功率控制接入模式和預(yù)約接入模式。功率控制接入模式和預(yù)約接入模式可以工作于同一個(gè)增強(qiáng)型接入信道；基本接入模式工作于獨(dú)立增強(qiáng)型接入信道。（3）反向公共控制信道：用于當(dāng)無(wú)反向話務(wù)信道可用時(shí)向基站發(fā)送用戶和信令信息。

（4）反向話務(wù)信道：用于呼叫中向基站發(fā)送用戶和信令信息，反向話務(wù)信道可以包含1個(gè)專用控制信道。

（5）反向基本信道與反向補(bǔ)充信道：用于在呼叫中向基站發(fā)送用戶和信令信息。反向業(yè)務(wù)信道可以包含一個(gè)反向基本信道。反向補(bǔ)充信道用于在呼叫中向基站發(fā)送用戶信息。反向話務(wù)信道最多包含2個(gè)反向補(bǔ)充信道。（6）反向補(bǔ)充信道：用于在呼叫中向基站發(fā)送用戶信息。（7）反向?qū)ьl信道：用于輔助基站檢測(cè)移動(dòng)臺(tái)的發(fā)送

信號(hào)。

（8）反向功率控制信道：用于調(diào)節(jié)移動(dòng)臺(tái)發(fā)射功率，消除遠(yuǎn)近效應(yīng)。26.4TD-SCDMA

26.4.1TD-SCDMA的特點(diǎn)及其空中接口參數(shù)

1.TD-SCDMA的特點(diǎn)

時(shí)分同步碼分多址接入(TD-SCDMA)系統(tǒng)是第一次由中

國(guó)提出的全球3G標(biāo)準(zhǔn)之一。TD-SCDMA是TDD和CDMA、TDMA技術(shù)的完美結(jié)合，具有以下特點(diǎn)：（1）采用時(shí)分雙工(TDD)技術(shù)，僅需一個(gè)16MHz帶寬，而以FDD為代表的CDMA2000需要1.25×2MHz帶寬，WCDMA需要5×2MHz帶寬。其語(yǔ)音頻譜利用率比WCDMA高2.5倍，數(shù)據(jù)頻譜利用率甚至高3.1倍，無(wú)需成對(duì)頻段，適用于多運(yùn)營(yíng)商環(huán)境。

（2）采用智能天線、聯(lián)合檢測(cè)和上行同步等大量先進(jìn)技術(shù)，可以降低發(fā)射功率，減少多址干擾，提高系統(tǒng)容量；采用“接力切換”技術(shù)，可克服軟切換大量占用資源的缺點(diǎn)；采用TDD后不需要雙工器，可簡(jiǎn)化射頻電路，系統(tǒng)設(shè)備和移動(dòng)臺(tái)的成本較低。（3）采用TDMA更適合傳輸下行數(shù)據(jù)速率高于上行數(shù)據(jù)速率的非對(duì)稱Internet業(yè)務(wù)，而WCDMA并不適合，因而在R5版本中增加了高速下行鏈路分組接入(HSDPA)。

（4）采用軟件無(wú)線電先進(jìn)技術(shù)，更容易實(shí)現(xiàn)多制式基站和多模終端，使系統(tǒng)更易于升級(jí)換代，更適合在開(kāi)通GSM網(wǎng)絡(luò)的大城市熱點(diǎn)地區(qū)首先建設(shè)，借以滿足局部用戶群對(duì)

384kb/s多媒體業(yè)務(wù)的需求，并通過(guò)GSM/TD雙模終端來(lái)適應(yīng)兩網(wǎng)并存的過(guò)渡期內(nèi)用戶漫游切換的要求。（5）采用TDD與TDMA，更易支持PTT業(yè)務(wù)和實(shí)現(xiàn)新一代數(shù)字集群。

（6）具有頻率資源豐富、頻譜效率高及適于全球漫游的特點(diǎn)。

2.TD-SCDMA空中接口參數(shù)

TD-SCDMA空中接口參數(shù)如表26.4.1所示。26.4.2TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

TD-SCDMA系統(tǒng)由核心網(wǎng)(CN)、無(wú)線接入網(wǎng)(UTRAN)和手機(jī)終端(UE)組成，如圖26.4.1所示。

UTRAN由基站無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器(RadioNetworkＣontroller,RNC)和基站NodeB組成。CN通過(guò)Iu接口與UTRAN的RNC相連。Iu接口可分為連接到電路交換域的Iu-SC、連接到分組交換域的Iu-PS和連接到廣播控制域的Iu-BC接口。NodeB與RNC之間由Iub相連。在UTRAN內(nèi)部，RNC通過(guò)Iur接口進(jìn)行信息交互。NodeB與

UE之間通過(guò)Uu接口交換信息。圖26.4.1TD-SCDMA系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)26.4.3系統(tǒng)信道

TD-SCDMA系統(tǒng)中有三種信道模式：邏輯信道、傳輸信道和物理信道，如圖26.4.2所示。

邏輯信道：作為MAC子層向上層提供服務(wù)，用來(lái)描述承載信息的類(lèi)型。

傳輸信道：作為物理層向高層提供服務(wù)，用來(lái)描述所承載信息的傳送方式。

物理信道：系統(tǒng)直接發(fā)送信息的通道，即在空中傳輸信息的物理信道。

1.公共信道

公共信道是發(fā)送某一特定的UE時(shí)含有內(nèi)識(shí)別信息的信道。公共信道可分為以下幾種：

（1）廣播信道(BCH)：用于廣播系統(tǒng)和小區(qū)特有信息的一個(gè)下行傳輸信道。

（2）尋呼信道(PCH)：用于當(dāng)系統(tǒng)不知道移動(dòng)臺(tái)所在

的小區(qū)位置時(shí)，承載發(fā)向移動(dòng)臺(tái)的控制信息的一個(gè)下行傳輸信道。（3）前向接入信道(FACH)：用于當(dāng)系統(tǒng)知道移動(dòng)臺(tái)所在的小區(qū)位置時(shí)，承載發(fā)向移動(dòng)臺(tái)的控制信息的一個(gè)下行傳輸信道。FACH也可以承載一些短的用戶信息數(shù)據(jù)包。

（4）隨機(jī)接入信道(RACH)：用于承載來(lái)自移動(dòng)臺(tái)控制信息的一個(gè)上行傳輸信道。

RACH也可以承載一些短的用戶信息數(shù)據(jù)包。（5）上行共享信道(SCH)：一種被幾個(gè)UE共享的上行傳輸信道，用于承載專用控制數(shù)據(jù)或業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。

（6）下行共享信道(DSCH)：一種被幾個(gè)UE共享的下行傳輸信道，用于承載專用控制數(shù)據(jù)或業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。2.物理信道

TD-SDMA的物理信道包含四層結(jié)構(gòu)：系統(tǒng)幀、無(wú)線幀、子幀和時(shí)隙碼。依據(jù)不同的資源分配方案，子幀或時(shí)隙碼的配置結(jié)構(gòu)可能有所不同。時(shí)隙碼能夠在時(shí)域和碼域上區(qū)分不同的用戶信號(hào)，具有TDMA的特性，如圖26.4.3所示。圖26.4.3TD-SCDMA物理信道信號(hào)格式TDD模式下的物理信道用于發(fā)射所分配的無(wú)線幀特定時(shí)隙中的一個(gè)突發(fā)。無(wú)線幀的分配可以是連續(xù)的，即每一幀的相應(yīng)時(shí)隙都可以分配給某物理信道；也可以是不連續(xù)的，即

僅有部分無(wú)線幀中的相應(yīng)時(shí)隙分配給該物理信道。一個(gè)突發(fā)由數(shù)據(jù)部分、Midamble部分和一個(gè)保護(hù)間隔組成。一個(gè)突發(fā)的持續(xù)時(shí)間就是一個(gè)時(shí)隙。物理信道分為為兩大類(lèi)：專用物理信道和公共物理信道。專用物理信道(DPCH)由DCH(DedicatedChannnel，專用信道)映射得到，支持上下行數(shù)據(jù)傳輸，下行通常采用智能天

線進(jìn)行波束賦形。公共物理信道可以分為以下幾種：

（1）主公共控制物型信道(PCCPCH)：由廣播信道(BCH)映射而來(lái)。PCCPCH的位置(時(shí)隙/碼)是固定的(TS0)。PCCPCH需要覆蓋整個(gè)區(qū)域，不進(jìn)行波束賦形，其擴(kuò)頻因子為16。（2）輔助公共控制物理信道(SCCPCHl)：由PCH和FACH映射而來(lái)，擴(kuò)頻因子為16。

（3）物理隨機(jī)接入信道(PHACH)：由RACH映射而來(lái)，擴(kuò)頻因子為16、8或4。

（4）快速物理接入信道(FPACH)：它是TD-SCDMA系統(tǒng)獨(dú)有的信道，用于對(duì)UE發(fā)出的UpPTS信號(hào)進(jìn)行響應(yīng)，支持建立上行同步，固定擴(kuò)頻因子為16。（5）物理上行共享信道(PUSCH)：由USCH(UplinkSharedChannel)映射而來(lái)。

（6）物理下行共享信道(PDSCH)：由DSCH(DownlinkSharedChannel)映射而來(lái)。（7）尋呼指示信道(PICH)：用來(lái)承載尋呼指示信息，擴(kuò)頻因子為16。

（8）下行導(dǎo)頻信道(DwPCH)：承載在DwPTS時(shí)隙上，主要完成下行導(dǎo)頻和下行同步。

（9）上行導(dǎo)頻信道(UpPCh)：承載在UpPTS時(shí)隙上，主要完成用戶接入過(guò)程中的上行同步。26.5WiMAX

26.5.1WiMAX標(biāo)準(zhǔn)

2007年10月19日，ITU批準(zhǔn)了WiMAX標(biāo)準(zhǔn)成為ITU移動(dòng)無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)，于是在移動(dòng)通信技術(shù)領(lǐng)域，WiMAX成為了未來(lái)全球移動(dòng)通信中的一個(gè)重要組成部分。

WiMAX論壇是由通信行業(yè)眾多知名的設(shè)備制造商共同組建的。這個(gè)組織是對(duì)基于IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備進(jìn)行互操作性和一致性方面的認(rèn)證組織。IEEE是標(biāo)準(zhǔn)的制定者，WiMAX論壇是標(biāo)準(zhǔn)的推動(dòng)者，WiMAX論壇將對(duì)產(chǎn)品是否符合標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗(yàn)證。從某種意義上來(lái)說(shuō)，WiMAX幾乎就是IEEE802.16的代名詞。IEEE802.16是一種無(wú)線接入系統(tǒng)的新協(xié)議，它定義了無(wú)線城域網(wǎng)的空中接口。1999年開(kāi)始提出了IEEE802.16，并在2001年、2003年發(fā)表了2種基于單載波的固定式傳輸?shù)募夹g(shù)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.16—2001和IEEE802.16a，2004年發(fā)表了基于正交頻分復(fù)用(OFDM)的固定式應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.16d，隨后又推出了針對(duì)移動(dòng)應(yīng)用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.16e標(biāo)準(zhǔn)。WiMAX標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)如表26.5.1所示。26.5.2WiMAX技術(shù)特點(diǎn)

1.覆蓋范圍大

WiMAX能為50km范圍內(nèi)的固定站點(diǎn)提供無(wú)線寬帶接入服務(wù)，或者為5~15km范圍內(nèi)的移動(dòng)設(shè)備提供同樣的接入服務(wù)。WiMAX標(biāo)準(zhǔn)中采用了很多先進(jìn)技術(shù)，包括先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、OFDM和天線技術(shù)中的波束成形、天線分集和多扇區(qū)等技術(shù)。另外，WiMAX還針對(duì)各種傳播環(huán)境進(jìn)行了優(yōu)化。

2.無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸性能強(qiáng)

WiMAX技術(shù)支持TCP/IP。TCP/IP的特點(diǎn)之一是對(duì)信道的傳輸質(zhì)量有較高的要求，無(wú)線寬帶接入技術(shù)面對(duì)日益增長(zhǎng)的IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，必須適應(yīng)TCP/IP對(duì)信道傳輸質(zhì)量的要求。同時(shí)，WiMAX技術(shù)在鏈路層加入了ARQ機(jī)制，減少了到達(dá)網(wǎng)絡(luò)層的信息差錯(cuò)，大大提高了系統(tǒng)的業(yè)務(wù)吞吐量。此外，WiMAX采用天線陣、天線極化方式等天線分集技術(shù)來(lái)應(yīng)對(duì)

無(wú)線信道的衰落。這些措施都提高了WiMAX的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸性能。3.數(shù)據(jù)傳輸速率高

WiMAX技術(shù)具有足夠的帶寬，支持高頻譜效率，其最大數(shù)據(jù)傳輸速率可高達(dá)75Mb/s，是3G所能提供的傳輸速率的30倍。即使在鏈路環(huán)境最差的環(huán)境下，WiMAX也能提供比3G系統(tǒng)高得多的傳輸速率。4.支持QoS

WiMAX向用戶提供具有QoS性能要求的數(shù)據(jù)、視頻、語(yǔ)音(VoIP)業(yè)務(wù)。WiMAX提供3種等級(jí)的服務(wù)：CBR(ConstanttBitRate，固定帶寬)、CIR(CommittedInformationRate,承諾帶寬)、BE(BestEffort，盡力而為)。CBR的優(yōu)先級(jí)最高，

在任何情況下，網(wǎng)絡(luò)操作者與服務(wù)提供商以高優(yōu)先級(jí)、高速率及低延時(shí)為用戶提供服務(wù)，保證用戶訂購(gòu)的帶寬。CIR的優(yōu)先級(jí)次之，網(wǎng)絡(luò)操作者以約定的速率來(lái)提供，但速率超過(guò)規(guī)定的峰值，優(yōu)先級(jí)會(huì)降低，還可以根據(jù)設(shè)備帶寬資源情況向用戶提供更多的傳輸帶寬。BE則具有更低的優(yōu)先級(jí)，這種服務(wù)類(lèi)似于傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)的盡力而為服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)不提供優(yōu)先級(jí)與速率的保證。在系統(tǒng)滿足其他用戶較高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)的條件下，盡力為用戶提供傳輸帶寬。5.可靠的安全性

WiMAX技術(shù)在MAC層中利用一個(gè)專用子層來(lái)提供認(rèn)證、保密和加密功能。

6.業(yè)務(wù)功能豐富

WiMAX技術(shù)不僅支持具有QoS性能要求的數(shù)據(jù)、視頻、語(yǔ)音(VoIP)業(yè)務(wù)，還支持不同的用戶環(huán)境，在同一信道上可以支持上千個(gè)用戶。26.5.3WiMAX網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

WiMAX網(wǎng)絡(luò)可以分為終端、接入網(wǎng)和核心網(wǎng)三部分，如圖26.5.1所示。

接入網(wǎng)可以分為基站（BS）和接入網(wǎng)關(guān)(AccessServiceNetworkGateway,ASNG)。接入網(wǎng)的功能包括為終端的AAA（認(rèn)證、授權(quán)和計(jì)費(fèi)）提供代理、支持網(wǎng)絡(luò)服務(wù)協(xié)議的發(fā)現(xiàn)和選擇、IP地址的分配、無(wú)線資源管理、功率控制、空中接口數(shù)據(jù)的壓縮和加密以及位置管理等。WiMAX核心網(wǎng)主要實(shí)現(xiàn)漫游、用戶認(rèn)證以及WiMAX網(wǎng)絡(luò)與其他網(wǎng)絡(luò)之間的接口功能，包括用戶的控制與管理、用戶的授權(quán)與認(rèn)證、移動(dòng)用戶終端的授權(quán)與認(rèn)證、歸屬網(wǎng)絡(luò)的連接、與2G/3G等其他網(wǎng)絡(luò)的核心網(wǎng)的互通，以及防火墻、VPN、合法監(jiān)聽(tīng)等安全管理、網(wǎng)絡(luò)選擇與重選及漫游管理等。圖26.5.1WiMAX網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)WiMAX網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)可以采用不支持漫游和支持漫游兩種類(lèi)型，如圖26.5.2所示。

WiMAX網(wǎng)絡(luò)主要由接入業(yè)務(wù)網(wǎng)（ASN）和連接業(yè)務(wù)網(wǎng)（CSN）組成。圖26.5.2WiMAX網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)1.ASN的功能

ASN的功能如下：

（1）發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)策略選擇基站，獲得無(wú)線接入服務(wù)，在基站和用戶終端間建立物理層和MAC層的連接，同時(shí)進(jìn)行無(wú)線資源管理。

（2）將AAA控制消息傳遞給用戶的歸屬網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)提供商，協(xié)助完成認(rèn)證、業(yè)務(wù)授權(quán)和計(jì)費(fèi)等功能。（3）協(xié)助高層與用戶終端建立三層連接，即建立物理層、MAC層和CS層的連接；同時(shí)分配IP地址，并完成業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)和連接業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)之間的建立和管理。

（4）根據(jù)分級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行接入業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的移動(dòng)性管理，包括所有